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对叶百部多糖的相对分子质量测定及单糖组成分析



全 文 :书诱导凋亡等途径发挥抗肿瘤作用。
肿瘤坏死因子(TNF - α)是迄今为止抗癌活性最强的细胞
因子,可通过诱导凋亡、影响肿瘤血管系统和增强宿主免疫力三
个方面发挥抗肿瘤作用[11]。TNF - α 与其受体结合后使受体三
聚化进形成 DISC(death - inducing signaling complex) ,启动
Caspase的级联反应,使 Caspase - 3、6、7 激活,最终诱导细胞凋
亡[12,13]。抑制 TNF - α的表达可明显降低 caspase - 3 以及 IL - 6
的表达,促进癌细胞的存活[14]。本研究中,GEE 处理荷 H22 肝
癌小鼠后,血清中 TNF - α蛋白含量明显升高。这很可能是 GEE
发挥抗肿瘤作用的另一途径。
综上所述,GEE组分可能通过上调 TNF - α和抑制 IL - 6 蛋
白的表达在体内发挥抗肿瘤作用,但 GEE成分复杂,是否还存在
其它作用靶点有待进一步证实。
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收稿日期:2012-08-27; 修订日期:2013-03-06
基金项目:江西省自然科学基金项目资助( No. 2007GQY0114)
作者简介:姜登钊( 1982-) ,男( 汉族) ,山东威海人,现任九江学院基础医学院讲师,博士学位,主要从事中药药代动力学研究工作.
* 通讯作者简介:管华诗( 1939-) ,男( 汉族) ,山东德州人,现任中国工程院院士,学士学位,主要从事海洋糖化学与糖生物学研究工作.
对叶百部多糖的相对分子质量测定及单糖组成分析
姜登钊1,刘见见1,李辉敏1,管华诗2 *
(1.江西省系统生物医学重点实验室,江西 九江 332000;
2.中国海洋大学海洋药物教育部重点实验室,山东 青岛 266003)
摘要:目的 提取纯化对叶百部多糖,并对其相对分子质量及单糖组成进行研究。方法 采用乙醇沉淀、DEAE -纤维素离
子交换层析和 Sepharose CL - 6B凝胶过滤层析法从对叶百部中纯化得到水溶性多糖,命名为 STP - 1,分子筛层析法测定
其分子质量,柱前衍生气相色谱法对其单糖组成进行研究。结果 STP - 1 的分子量为 4. 2 × 104Da,单糖组成包含鼠李糖
( Rha) 、阿拉伯糖( Ara) 、木糖( Xyl) 、葡萄糖( Glu) 和半乳糖( Gal) ,其摩尔比为 2. 35∶ 1. 78∶ 1: 15. 09∶ 13. 56。结论 对
叶百部多糖为五种单糖组成的中性杂多糖,以葡萄糖和半乳糖为主。
关键词:对叶百部多糖; 分子质量; 单糖组成
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2013. 05. 051
中图分类号:R284. 1 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2013) 05-1144-03
Polysaccharides from Stemona tuberosa Lour: Determination of Molecular Weights and
Monosaccharide Compositions
JIANG Deng-zhao1,LIU Jian-jian 1,LI Hui-min1,GUAN Hua-shi2 *
( 1. Key Laboratory of Jiangxi University for the Systems Biology Clinical Application,Jiujiang 332000,China; 2.
Key Laboratory of Marine Drugs,Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)
Abstract: Objective To extract and isolate Polysaccharides from Stemona tuberosa Lour.,and study its molecular weight and
monosaccharide compositions.Methods A water - soluble polysaccharide was isolated from Stemona tuberosa Lour. sequentially
through water extraction,ethanol precipitation,ion exchange chromatography and gel permeation chromatography. The molecular
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时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 5 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 5
书mass of STP - 1 was determined by gel filtration chromatography and its monosaccharide compositions were determined by pre -
column derivatization Gas Chromatography. Results he molecular weight of STP was about 4. 2 × 104 Da ,which was composed of
Rha,Ara,Xyl,Glu and Gal with molar ratio of 2. 35∶ 1. 78∶ 1∶ 15. 09∶ 13. 56. Conclusion STP - 1 was aneutral heteropolysac-
charide which was composed of five monosaccharides,of which Glu and Gal were the top two.
Key words: STP; Molecular weight; Monosaccharide composition
百部始载于《名医别录》,历代本草均有记载。该药性甘,味
苦、微温,归肺经,有润肺止咳、杀虫灭虱的功效。在 2010 版《中
国药典》中,百部科(Stemonaceae)植物直立百部 Stemona sessilifo-
lia (Miq.)Miq.、蔓生百部 S. japonica (Blume)Miq.和对叶百部
S. tuberosa Lour.的干燥块根均作为正品百部入药[1]。目前对于
对叶百部的次级代谢产物研究已有较多报道[2 ~ 5],本研究小组对
对叶百部根的无机元素和氨基酸也进行了研究[6],并对对叶百
部的多糖成分的抗氧化作用进行了研究,结果表明对叶百部多糖
对自由基的清除作用存在明显的量效关系,具有较好的抗氧化活
性[7]。为了进一步阐明百部多糖的构效关系,本研究对叶百部
粗多糖(STP)进行纯化,测定其相对分子质量并采用柱前衍生气
相色谱法对其单糖组成进行分析,为百部多糖类成分的进一步研
究奠定基础。
1 材料
1. 1 材料与试剂 中药百部产自广西柳州,由中国海洋大学刘红
兵副教授鉴定为对叶百部 Stemona tuberosa Lour.的根。
标准单糖为 E. Merck 公司产品,葡聚糖(Dextran)系列标准
品为 Fluka 产品,肌醇,甲醇、三氟乙酸(TFA)、醋酸酐、盐酸羟
胺,苯酚,吡啶,葡萄糖,3,5 -二硝基水杨酸盐(DNS) ,亚硫酸钠,
氢氧化钠,酒石酸钾钠和无水硫酸钠均为分析纯。
实验选用肌醇六乙酰酯为内标,自制,具体操作为:称取 1. 0 g
肌醇,加入 1. 5 g盐酸羟胺,15 ml醋酸酐和 3 ml吡啶,在 90℃水浴
反应 2 h并不时摇动。待溶液中无不溶物后,将反应液置于冰水
中,使肌醇六乙酰酯结晶析出[8]。晶体滤出后用 20 ml 蒸馏水洗
涤,然后 100℃烘干备用。气相色谱检测肌醇六乙酰酯为单峰。
1. 2 仪器 VARIAN CP - 3800 型气相色谱仪(配氢火焰离子化
检测器)。
2 方法
2. 1 对叶百部粗多糖的提取 对叶百部药材 50 ℃恒温干燥,粉
碎过 60 目筛。称取 100 g药材粉末,以料液比(m/V)1∶ 30,沸水
回流提取 3 次,每次 2 h,收集提取液,离心过滤,将滤液浓缩为
100 ml,加入 300 ml 无水乙醇进行醇沉,放置过夜后,过滤,沉淀
以 Sevage法除蛋白后复溶,再以 75%乙醇进行沉淀,沉淀经无水
乙醇,丙酮反复洗涤后得到对叶百部多糖,对得到的多糖进行透
析 48 h后,将样品浓缩,冷冻干燥后得到对叶百部粗多糖(STP)。
2. 2 百部多糖的纯化 称取对叶百部粗多糖 500 mg,蒸馏水(10
ml)溶解,离心(8 000 r /min,15 min,4 ℃) ,上清液上 DEAE -纤
维素柱(2. 6 cm × 30 cm)。依次以 0 ~ 1 mol /L NaCl 溶液洗脱。
流速 0. 5 ml /min,自动部分收集器收集洗脱液,每管 5 ml,采用苯
酚 -硫酸法检测糖分布,按照吸收峰收集样品,透析,冻干。经
Sepharose Cl - 6B分子筛层析柱(2. 6 cm × 100 cm)进一步纯化。
以 0. 9 g /100 mlNaCl溶液洗脱,流速为 0. 4 ml /min,根据糖分布
收集洗脱液,透析,冻干。
2. 3 相对分子质量测定 多糖的平均分子质量测定采用 Seph-
arose CL - 6B 凝胶柱(1. 6 cm × 100 cm)层析法[9],以 0. 9 g /
100mlNaCl洗脱,流速 0. 2 ml /min。以各标准葡聚糖分子质
量的对数为纵坐标(lgM) ,洗脱体积为横坐标(t) ,绘制标准
曲线。多糖样品 5 mg同样条件上柱洗脱,根据洗脱体积计算
样品的分子质量。
2. 4 单糖组成分析 取纯化后的百部多糖 5 mg 置于安培管
中,加入 0. 4 ml蒸馏水溶解,再加入等体积的 4. 0 mol /L 三氟
醋酸,充氮气封管后置于 110℃水解 3 h。将水解液减压蒸
干,然后加入 1. 5 ml甲醇溶解,再减压蒸干,重复 3 次以除尽
残余的三氟醋酸。
向水解产物中加入 5. 0 mg 盐酸羟胺和 3. 5 mg 内标肌醇六
乙酰酯,用 0. 5 ml吡啶溶解后 90 ℃震荡反应 30 min。反应完成
取出后冷却至室温,加入 0. 25 ml 醋酸酐,在 90℃下再反应 30
min进行乙酰化[10]。反应产物直接进行气相色谱分析。
气相色谱条件:色谱柱为 VARIAN CP - Sil 5 CB (25 m ×0. 53
mm,液膜厚 0. 25μm) ,FID 检测温度为 300℃,进样口温度为
270℃。柱温采用程序升温,先在 140℃保持 3 min,然后以 7℃ /min
的速度升至 210 ℃。H2 做载气兼燃气,30 ml /min,N2 流速 30 ml /
min,Ar流速 300 ml /min。
标准单糖相对校正因子测定:精确称取标准单糖,分别加入相
同量的内标物,按上述方法制备样品的糖腈乙酸酯衍生物并进行
气相色谱层析,计算相对校正因子。校正因子按下式计算:K =
Wi* As /(Ws
* Ai) (Wi -内标的质量(mg) ;Ws -标准品的质量
(mg) ;As -标准品的峰面积;Ai -内标的峰面积)。结果见表 1。
表 1 标准单糖的校正因子
标准单糖 校正因子 K
鼠李糖 3. 984 3
阿拉伯糖 3. 105 9
木糖 3. 811 3
葡萄糖 3. 739 6
半乳糖 3. 540 1
百部多糖单糖含量测定:按上述方法对百部多糖中的单糖组
分进行气相色谱分析,待测品中的单糖的质量按下式计算:Wx =
Wi
* Ax /(K
* Ai) (Wx -样品中单糖的质量(mg) ;Wi -内标的质
量(mg) ;Ax -标准品的峰面积;Ai -内标的峰面积)。
3 结果
3. 1 多糖的分离纯化 对叶百部经热水提取,乙醇沉淀获得粗多
糖。粗多糖经 DEAE -纤维素离子交换层析柱层析,依次以 0 ~
1. 0 mol /L NaCl洗脱,分离得到 2 个洗脱峰(图 1) ,其中蒸馏水洗
脱部分的量最多(峰 1) ,不同浓度氯化钠梯度洗脱获得一个低的
洗脱峰(峰 2) ,说明对叶百部多糖以中性糖为主。峰 1 部分经
SepharoseC L - 6B凝胶过滤层析进一步纯化,洗脱峰为单一对称
峰,表明其组分均一(图 2)。洗脱液经透析、冻干后得纯化多糖,
命名为 STP - 1。STP - 1 为白色纤维状疏松固体,易溶于水,不
溶于丙酮、乙醇等有机溶剂。峰 2 部分因糖含量较低,未作进一
步纯化。
图 1 对叶百部粗多糖 DEAE -纤维素离子交换柱层析
3. 2 STP - 1 分子量测定 以标准葡聚糖分子量的对数值(LgM)
与洗脱体积(t)进行回归,得线性回归方程为:Lg M = - 2. 3514t
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 5 时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 5 期
书+ 216. 25(R2 = 0. 994 0) ,由标准曲线可知 STP - 1 其分子量约
为 4. 2 × 104Da。
3. 3 STP - 1 单糖组成 如图 3 所示,在 CP - Sil 5 CB 色谱柱上
7 种标准单糖及内标能完全分离。图 4 中 STP - 1 中单糖种类的
定性采用与标准单糖的色谱保留时间相对照的方法[11]。根据谱
图对比,STP - 1 中的单糖组成为鼠李糖,阿拉伯糖,木糖,葡萄糖
和半乳糖。利用标准单糖校正因子对 STP - 1 中的单糖含量进行
计算,计算结果为 STP - 1 中的单糖摩尔比为鼠李糖:阿拉伯糖:
木糖:葡萄糖:半乳糖 = 2. 35 ∶ 1. 78 ∶ 1 ∶ 15. 09 ∶ 13. 56。
图 2 对叶百部多糖 SepharoseC L - 6B分子筛层析
[1]鼠李糖[2]岩藻糖[3]阿拉伯糖[4]木糖
[5]甘露糖[6]葡萄糖[7]半乳糖[8]内标
图 3 标准单糖糖腈乙酰酯衍生物气相色谱图
[1]鼠李糖[2]岩藻糖[3]阿拉伯糖[4]木糖
[5]甘露糖[6]葡萄糖[7]半乳糖[8]内标
图 4 STP - 1 水解后糖腈乙酰酯衍生物气相色谱图
4 讨论
多糖是药用植物最重要的活性成分之一。植物多糖以其广
泛的治疗作用和极低的细胞毒性,在医药、食品、化妆品和环境治
理等领域具有广阔的应用前景。近年来,一些天然植物多糖的抗
氧化活性引起人们的广泛关注。从天然植物中寻找新的清除体
内自由基的抗氧剂,是现代医药和功能食品行业发展的新方向。
作为一种常用的止咳平喘中药,百部的研究主要是集中在其小分
子尤其是生物碱类成分的结构与功效方面,对其多糖成分的研究
很少报道[7,12]。本研究小组在前期研究中发现对叶百部多糖对
DPPH·,超氧阴离子自由基及羟基自由基均具有一定的清除作
用,其清除超氧阴离子自由基能力与维生素 C 相当,清除羟基自
由基能力强于维生素 C,清除 DPPH·能力远远弱于维生素 C[7]。
多糖的结构与活性的关系十分密切,多糖抗氧化活性受其单
糖组成、分子质量和空间构象等的影响[13,14],低分子质量的多糖
具有更强的抗氧化活性[15]。本研究在前期研究基础上,提取纯
化了对叶百部中的多糖成分,并对其分子量范围和单糖组成进行
研究,研究结果表明对叶百部多糖中的主要成分分子量范围在
4. 2 × 104Da左右,为一低分子量多糖,由五种单糖组成,并以葡
萄糖和半乳糖为主。对叶百部多糖的抗氧化活性可能与其较低
的分子量及含有较多的葡萄糖和半乳糖残基相关,对其抗氧化活
性及其结构之间的构效关系将会进一步研究。
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